Преобразование точки широты/долготы в пиксели (x, y) на проекции меркатора

Ответ 1

Проекция карты Меркатора является специальным предельным случаем проекции проектора Ламберта-Конического конформного отображения с экватор как единый стандартный параллельный. Все остальные параллели широты - прямые и меридианы также прямые линии под прямым углом к ​​экватору, равномерно распределенные друг от друга. Это основа для поперечной и косые формы проекции. Он мало используется для целей картографирования земель, но практически универсален для навигационные карты. Как и конформный, он обладает тем свойством, что прямые линии, нарисованные на нем, являются линии постоянного подшипника. Таким образом, навигаторы могут вывести свой курс из угла прямой линии курса делает с меридианами. ^[1].

Формулы для вывода прогнозируемых координат Восток и Норт из сферической широты φ и долготы λ являются:

E = FE + R (λ – λₒ)
N = FN + R ln[tan(π/4 + φ/2)]   

где λ _O - долгота естественного происхождения, а FE и FN - ложные восточные и ложные северные. В сферическом Меркаторе эти значения фактически не используются, поэтому вы можете упростить формулу до

Пример псевдокода, поэтому это можно адаптировать к каждому языку программирования.

latitude    = 41.145556; // (φ)
longitude   = -73.995;   // (λ)

mapWidth    = 200;
mapHeight   = 100;

// get x value
x = (longitude+180)*(mapWidth/360)

// convert from degrees to radians
latRad = latitude*PI/180;

// get y value
mercN = log(tan((PI/4)+(latRad/2)));
y     = (mapHeight/2)-(mapWidth*mercN/(2*PI));

Источники:

• Комитет по геоматике OGP, Руководство № 7, часть 2: Преобразование координат и трансформация
• Вывод проекции Меркатора
• Национальный атлас: проекции карт
• Прогноз карты Меркатора

ИЗМЕНИТЬ Создал рабочий пример в PHP (потому что я сосать на Java)

https://github.com/mfeldheim/mapStuff.git

Ответ 2

Вы не можете просто переносить с долготы/широты на x/y, как это, потому что мир не плоский. Вы смотрите на этот пост? Преобразование долготы/широты в координату X/Y

ОБНОВЛЕНИЕ - 1/18/13

Я решил дать ему удар, и вот как я это делаю: -

public class MapService {
    // CHANGE THIS: the output path of the image to be created
    private static final String IMAGE_FILE_PATH = "/some/user/path/map.png";

    // CHANGE THIS: image width in pixel
    private static final int IMAGE_WIDTH_IN_PX = 300;

    // CHANGE THIS: image height in pixel
    private static final int IMAGE_HEIGHT_IN_PX = 500;

    // CHANGE THIS: minimum padding in pixel
    private static final int MINIMUM_IMAGE_PADDING_IN_PX = 50;

    // formula for quarter PI
    private final static double QUARTERPI = Math.PI / 4.0;

    // some service that provides the county boundaries data in longitude and latitude
    private CountyService countyService;

    public void run() throws Exception {
        // configuring the buffered image and graphics to draw the map
        BufferedImage bufferedImage = new BufferedImage(IMAGE_WIDTH_IN_PX,
                                                        IMAGE_HEIGHT_IN_PX,
                                                        BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

        Graphics2D g = bufferedImage.createGraphics();
        Map<RenderingHints.Key, Object> map = new HashMap<RenderingHints.Key, Object>();
        map.put(RenderingHints.KEY_INTERPOLATION, RenderingHints.VALUE_INTERPOLATION_BICUBIC);
        map.put(RenderingHints.KEY_RENDERING, RenderingHints.VALUE_RENDER_QUALITY);
        map.put(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
        RenderingHints renderHints = new RenderingHints(map);
        g.setRenderingHints(renderHints);

        // min and max coordinates, used in the computation below
        Point2D.Double minXY = new Point2D.Double(-1, -1);
        Point2D.Double maxXY = new Point2D.Double(-1, -1);

        // a list of counties where each county contains a list of coordinates that form the county boundary
        Collection<Collection<Point2D.Double>> countyBoundaries = new ArrayList<Collection<Point2D.Double>>();

        // for every county, convert the longitude/latitude to X/Y using Mercator projection formula
        for (County county : countyService.getAllCounties()) {
            Collection<Point2D.Double> lonLat = new ArrayList<Point2D.Double>();

            for (CountyBoundary countyBoundary : county.getCountyBoundaries()) {
                // convert to radian
                double longitude = countyBoundary.getLongitude() * Math.PI / 180;
                double latitude = countyBoundary.getLatitude() * Math.PI / 180;

                Point2D.Double xy = new Point2D.Double();
                xy.x = longitude;
                xy.y = Math.log(Math.tan(QUARTERPI + 0.5 * latitude));

                // The reason we need to determine the min X and Y values is because in order to draw the map,
                // we need to offset the position so that there will be no negative X and Y values
                minXY.x = (minXY.x == -1) ? xy.x : Math.min(minXY.x, xy.x);
                minXY.y = (minXY.y == -1) ? xy.y : Math.min(minXY.y, xy.y);

                lonLat.add(xy);
            }

            countyBoundaries.add(lonLat);
        }

        // readjust coordinate to ensure there are no negative values
        for (Collection<Point2D.Double> points : countyBoundaries) {
            for (Point2D.Double point : points) {
                point.x = point.x - minXY.x;
                point.y = point.y - minXY.y;

                // now, we need to keep track the max X and Y values
                maxXY.x = (maxXY.x == -1) ? point.x : Math.max(maxXY.x, point.x);
                maxXY.y = (maxXY.y == -1) ? point.y : Math.max(maxXY.y, point.y);
            }
        }

        int paddingBothSides = MINIMUM_IMAGE_PADDING_IN_PX * 2;

        // the actual drawing space for the map on the image
        int mapWidth = IMAGE_WIDTH_IN_PX - paddingBothSides;
        int mapHeight = IMAGE_HEIGHT_IN_PX - paddingBothSides;

        // determine the width and height ratio because we need to magnify the map to fit into the given image dimension
        double mapWidthRatio = mapWidth / maxXY.x;
        double mapHeightRatio = mapHeight / maxXY.y;

        // using different ratios for width and height will cause the map to be stretched. So, we have to determine
        // the global ratio that will perfectly fit into the given image dimension
        double globalRatio = Math.min(mapWidthRatio, mapHeightRatio);

        // now we need to readjust the padding to ensure the map is always drawn on the center of the given image dimension
        double heightPadding = (IMAGE_HEIGHT_IN_PX - (globalRatio * maxXY.y)) / 2;
        double widthPadding = (IMAGE_WIDTH_IN_PX - (globalRatio * maxXY.x)) / 2;

        // for each country, draw the boundary using polygon
        for (Collection<Point2D.Double> points : countyBoundaries) {
            Polygon polygon = new Polygon();

            for (Point2D.Double point : points) {
                int adjustedX = (int) (widthPadding + (point.getX() * globalRatio));

                // need to invert the Y since 0,0 starts at top left
                int adjustedY = (int) (IMAGE_HEIGHT_IN_PX - heightPadding - (point.getY() * globalRatio));

                polygon.addPoint(adjustedX, adjustedY);
            }

            g.drawPolygon(polygon);
        }

        // create the image file
        ImageIO.write(bufferedImage, "PNG", new File(IMAGE_FILE_PATH));
    }
}

РЕЗУЛЬТАТ: ширина изображения = 600 пикселей, высота изображения = 600 пикселей, заполнение изображения = 50 пикселей

РЕЗУЛЬТАТ: ширина изображения = 300 пикселей, высота изображения = 500 пикселей, заполнение изображения = 50 пикселей

Ответ 3

Java версия оригинального API Google Maps JavaScript API версии 3 java script выглядит следующим образом: он работает без проблем

public final class GoogleMapsProjection2 
{
    private final int TILE_SIZE = 256;
    private PointF _pixelOrigin;
    private double _pixelsPerLonDegree;
    private double _pixelsPerLonRadian;

    public GoogleMapsProjection2()
    {
        this._pixelOrigin = new PointF(TILE_SIZE / 2.0,TILE_SIZE / 2.0);
        this._pixelsPerLonDegree = TILE_SIZE / 360.0;
        this._pixelsPerLonRadian = TILE_SIZE / (2 * Math.PI);
    }

    double bound(double val, double valMin, double valMax)
    {
        double res;
        res = Math.max(val, valMin);
        res = Math.min(res, valMax);
        return res;
    }

    double degreesToRadians(double deg) 
    {
        return deg * (Math.PI / 180);
    }

    double radiansToDegrees(double rad) 
    {
        return rad / (Math.PI / 180);
    }

    PointF fromLatLngToPoint(double lat, double lng, int zoom)
    {
        PointF point = new PointF(0, 0);

        point.x = _pixelOrigin.x + lng * _pixelsPerLonDegree;       

        // Truncating to 0.9999 effectively limits latitude to 89.189. This is
        // about a third of a tile past the edge of the world tile.
        double siny = bound(Math.sin(degreesToRadians(lat)), -0.9999,0.9999);
        point.y = _pixelOrigin.y + 0.5 * Math.log((1 + siny) / (1 - siny)) *- _pixelsPerLonRadian;

        int numTiles = 1 << zoom;
        point.x = point.x * numTiles;
        point.y = point.y * numTiles;
        return point;
     }

    PointF fromPointToLatLng(PointF point, int zoom)
    {
        int numTiles = 1 << zoom;
        point.x = point.x / numTiles;
        point.y = point.y / numTiles;       

        double lng = (point.x - _pixelOrigin.x) / _pixelsPerLonDegree;
        double latRadians = (point.y - _pixelOrigin.y) / - _pixelsPerLonRadian;
        double lat = radiansToDegrees(2 * Math.atan(Math.exp(latRadians)) - Math.PI / 2);
        return new PointF(lat, lng);
    }

    public static void main(String []args) 
    {
        GoogleMapsProjection2 gmap2 = new GoogleMapsProjection2();

        PointF point1 = gmap2.fromLatLngToPoint(41.850033, -87.6500523, 15);
        System.out.println(point1.x+"   "+point1.y);
        PointF point2 = gmap2.fromPointToLatLng(point1,15);
        System.out.println(point2.x+"   "+point2.y);
    }
}

public final class PointF 
{
    public double x;
    public double y;

    public PointF(double x, double y)
    {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
}

Ответ 4

Я хотел бы указать, что код в границах процедуры должен читать

    double bound(double val, double valMin, double valMax)
    {
        double res;
        res = Math.max(val, valMin);
        res = Math.min(res, valMax);
        return res;
    }

Ответ 5

 public static String getTileNumber(final double lat, final double lon, final int zoom) {
 int xtile = (int)Math.floor( (lon + 180) / 360 * (1<<zoom) ) ;
 int ytile = (int)Math.floor( (1 - Math.log(Math.tan(Math.toRadians(lat)) + 1 /  Math.cos(Math.toRadians(lat))) / Math.PI) / 2 * (1<<zoom) ) ;
if (xtile < 0)
 xtile=0;
if (xtile >= (1<<zoom))
 xtile=((1<<zoom)-1);
if (ytile < 0)
 ytile=0;
if (ytile >= (1<<zoom))
 ytile=((1<<zoom)-1);
return("" + zoom + "/" + xtile + "/" + ytile);
 }
}